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1 引言
可编程序控制器(PLC, Programmable Logic Controller)是采用微电脑技术制造的自动控制设备。他以顺序控制为主,回路调节为辅,能完成逻辑判断、定时、记忆和算术运算等功能。 PLC资料网
随着PLC技术的发展,其功能越来越多,集成度越来越高,网络功能越来越强,PLC与上位PC机联网形成的PLC及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中,PLC集三电与一体,具有良好的控制精度和高可靠性,使得PLC成为现代工业自动化的支柱。PLC的生产厂家和型号、种类繁多,不同型号自成体系有不同的程序语言和使用方法,本文拟就用日本立石公司生产的OMRON C20p型PLC,设计几个PLC在三相异步电机控制中的应用,与传统的继电器控制相比,具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点,可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考,也可作为工业电机的自动控制电路。
2 PLC在电机控制中的应用
2.1三相异步电机的正反转控制
要求当按下正转按钮,电机连续正转,此时反转按钮不起作用(互锁),按下停止按钮电机断开电源,按下反转按钮电机连续反转,正转不起作用。图1所示为三相异步电机的正反转控制原理图。
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2.2三相异步电机的Y—△启动
要求起动时电机接成Y型,经过一段时间自动转化为△形运行,要求Y形断开后△形才能启动,防止Y形未断△形启动造成电源短路。图2所示是三相异步电机Y—△启动控制原理图。
2.3三相异步电机时间控制
要求第1台电动机M1启动5 s后,第2台电动机M2自动启动,只有当第2台M2停止后,经过5 s延时,M1自动停止。图3所示是三相异步电机时间控制原理图。
3 程序的写入与运行
将PLC联上编程器并接通电源后,PLC电源指示灯亮,将编程器开关打到“PROGRAM”位置,这时PLC处于编程状态。编程器显示PASSWORD!这时依次按Clr键和Montr键,直至屏幕显示地址号0000,这时即可输入程序。
在输入程序前,需清除存储器中内容,依次按Clr、Play/Set, Not,Rec/Reset和Montr键,即将全部程序清除。按照以上3种控制的梯形图或程序指令将3种控制程序写入PLC,当上述3部分程序输入到PLC机中后,用上下方向键读出所写程序,如程序有错,可用插入指令和删除指令修改程序。
程序输入正确后,分别按图1(a)和(c)连接PLC外部接线及主回路线路实现电机正反转控制,按图2(a)和(c)连接线路实现电机Y—△启动,按图3(a)和(c)连接线路实现电机的时间控制。此设计可以一次性把3种控制电路的程序全部输入,控制3种电路,运行时,按下SBF,SBR电机正反转启动,按下SB1,SB2控制电机Y—△启动,按下SB3,SB4电机顺序启动,互不干扰,事半功倍,实现了一台PLC控制多种电路形式。
可编程序控制器(PLC)现场通信网络是PLC开发应用和当前发展的一个重要方向,也是使PLC在工业现场获得更大效益的重要途径。目前可通信低压电器执行的现场总线标准种类较多,其中欧姆龙公司SYSMACNET bbbb SYSTEM网络就是一个基于DeviceNet现场总线标准的多位、多厂家的机器/生产线控制级别的网络,它将控制和数据融合在一起,不同厂家或公司的设备、部件只要符合该协议均可接入网络,从而实现PLC与计算机之间、PLC与PLC之间、PLC与其它厂家可通信低压电器间的控制和通信。而欧姆龙公司SYSMAC-C系列可编程序控制器(PLC)不仅有顺序控制功能,还具有数据通信功能,且指令系统兼容。在工业自动化控制中为达到信息的集中管理、功能的分散控制,可根据需要构成局域网络系统(SYSMACNET bbbbSYSTEM)。该系统是一种专用的,并行存取、有限距离的高速通信网络,可以解决复杂的数据通信问题,连接到网络上的设备可以是计算机、PLC、数控机床和终端设备等,从而构成一个以PLC为重要部件的分散控制系统。此网络系统具有操作简单、响应速度快的特点,双回路、传输试验、回路结构等功能使它可靠性高、适用性强。本文重点介绍SYSMACNET网络连接系统的结构、系统配置及数据的传输。
1SYSMAC NET网络系统的结构
1.1 系统构成
SYSMAC NET网络连接系统由一个线路服务器(LineServer)及多126个结点组成,每个结点可以是带有网络连接接口的计算机或PLC等设备,网络系统如图1所示。系统用两根光缆连接,具有较强的抗干扰性,其任何两个结点之间可以进行数据通讯。网络中线路服务器的作用就是控制系统的通讯。网络服务器板(NSB)、网络服务器(NSU)和网络链接单元(SNT)均为网络连接接口,其中网络服务板为上位机与网络连接系统的接口,直接与计算机CPU总线连接,通过高速的DMA(直接存储器访问)方式与光纤网络交换信息。网络服务器既可作为上位机与网络连接系统的接口,也可作为PLC或其它设备等与网络连接系统的接口。网络链接单元则是作为PLC与网络系统的接口。
该网络连接系统有两个回路,它们分别是正常回路和反向回路。无论何时,只要正常回路出现故障,不能传送数据,系统则自动使用反向回路,从而保证系统能正常继续工作。网络连接中的结点之间大距离为1Km,如果使用调制解调器(MODEM)则可达3Km以上。
多个网络连接还可以通过桥连接器进行连接,构成更的控制系统。每两个SYSMACNET网络系统间需一个桥连接器,每个系统中多包含20个桥连接器,即多个SYSMACNET网络系统的连接只能是少于20个其它的网络系统连接。图2为两个SYSMAC网络的连接系统。
1.2 系统配置
SYSMAC NET 网络系统常用的装置及型号如下:
1)线路服务器(Line Server) 型号:S3200-LSU 03-01E;
2)网络服务板 (NSB) 型号:S3200-NSB11-E;
3)网络服务器 (NSU) 型号:S3200-NSU A1-00E;
4)网络链接单元(SNT) 型号:C500-SNT31-V3;
5)桥连接器(NSU) 型号:S3200-NSU G4-00E;
6)串行接口 型号:RS-232C;
7)可编程序控制器 (PLC) 型号:SYSMAC-C系列任何机型;
8)上位机可以是任一型号的个人计算机或小型计算机。在选型时,好选用PLC制造厂家推荐的上位机,因为它们都配有丰富的支持软件供选用。这些软件包括有:再线/离线/远程的编程功能、数据寄存器/程序寄存器编辑、I/O信息读出/处理、PLC信息读出/处理、文件管理、各种监控和日历、时间、计算功能等。如果用户自选上位机,则要进行通信接口硬件配置及编制通信应用程序。
2SYSMAC NET网络系统的数据传输
网络读、写指令使网络系统中的PLC之间可以根据对等通信协议(peer-to-peer)相互传送数据。即系统中两个设备,一个设备为源时,另一个设备为目标。当源设备启动通信时,由源向目标发一个询问信号,如果目标设备不忙,就利用控制字代码,连续地把数据一位一位地送到目标设备。如果目标设备忙,源设备将连续发询问信号32次,如果得不到应答,就自动退出通信子程序。
3结束语
由PLC与上位机等构成的SYSMACNET网络连接系统除完成其各自的逻辑、顺序控制功能外,还可以通过网络把PLC机的I/O状态、定时器/计数器及寄存器的内容、CPU运行状态以及用户程序等快速、准确地读到上位机的存贮器或寄存器内。也可以通过上位机把上述内容写入PLC机相应的存贮器或寄存器内。上位机可以对PLC机的数据进行采集、分析、或制表打印。真正做到信息的集中管理、功能的分散控制,从而实现高度自动化、智能化的分布控制系统。采用欧姆龙公司生产的CV、C200H系列PLC构成的现场总线控制网络系统,该网络是工业控制的底层网络,它采用了数据网络通信的新技术,具有低成本、高效率、高可靠性的特点。